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紫铜粗糙表面的光谱双向反射分布函数测量研究

杨博文 马王杰慧 刘彦磊 刘玉芳

杨博文, 马王杰慧, 刘彦磊, 刘玉芳. 紫铜粗糙表面的光谱双向反射分布函数测量研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(6): 1385-1394. doi: 10.3788/CO.20191206.1385
引用本文: 杨博文, 马王杰慧, 刘彦磊, 刘玉芳. 紫铜粗糙表面的光谱双向反射分布函数测量研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(6): 1385-1394. doi: 10.3788/CO.20191206.1385
YANG Bo-wen, MA Wang-jiehui, LIU Yan-lei, LIU Yu-fang. A study on the spectral BRDF measurement of red copper rough surfaces[J]. Chinese Optics, 2019, 12(6): 1385-1394. doi: 10.3788/CO.20191206.1385
Citation: YANG Bo-wen, MA Wang-jiehui, LIU Yan-lei, LIU Yu-fang. A study on the spectral BRDF measurement of red copper rough surfaces[J]. Chinese Optics, 2019, 12(6): 1385-1394. doi: 10.3788/CO.20191206.1385

紫铜粗糙表面的光谱双向反射分布函数测量研究

doi: 10.3788/CO.20191206.1385
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 61475043

国家自然科学基金资助项目 61627818

国家自然科学基金资助项目 61675065

详细信息
    作者简介:

    杨博文(1991—), 女, 河南洛阳人, 硕士研究生, 2015年于河南师范大学获得学士学位, 主要从事双向反射分布函数测量技术研究。E-mail:lucky_ybw@126.com

    马王杰慧(1996—),女,河南许昌人,硕士研究生,2018年于河南师范大学获得学士学位,主要从事目标表面双向反射分布函数测量与应用方面的研究。E-mail:moca0911@126.com

    刘彦磊(1986—),男,河南郑州人,博士,讲师,2011年、2014年于河南师范大学分别获得学士和硕士学位,2018年于北京理工大学获得博士学位,主要从事目标表面双向反射分布函数测量与应用方面的研究。E-mail:liuyanlei@htu.edu.cn

    刘玉芳(1963—), 男, 河南三门峡人, 博士, 教授, 1987于河南师范大学获得学士学位, 1990年于四川大学获得硕士学位, 2004年于大连理工大学获得博士学位, 主要从事红外物理与技术方面的研究。E-mail:yf-liu@htu.edu.cn

  • 中图分类号: O433.1

A study on the spectral BRDF measurement of red copper rough surfaces

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61475043

National Natural Science Foundation of China 61627818

National Natural Science Foundation of China 61675065

More Information
  • 摘要: 利用自行研制的双向反射分布函数(BRDF)测量装置测量了可见光波段紫铜表面的面内光谱BRDF。分析了波长、入射天顶角、表面粗糙度等因素对测量结果的影响。结果表明:(1)BRDF随波长的变化主要受样品表面颜色的影响,与入射和反射角度无关;(2)入射天顶角对测量结果有明显的影响,主要归结于角度因子和反射强度随入射天顶角的变化;(3)粗糙度对测量结果也有明显的影响,随着粗糙度的增加,样品在镜面反射方向的反射减弱,在其它方向的反射增强。另外,分别采用不同的分布函数对测量结果进行了拟合,结果表明,采用Lorentz分布能够得到更好的拟合结果。

     

  • 图 1  双向反射分布函数几何关系图

    Figure 1.  Geometric relationship diagram of incident and reflected beams for BRDF

    图 2  BRDF测量装置设计图,其中ARM1和ARM2为转臂,TAB1和TAB2为转台

    Figure 2.  Design scheme of the BRDF apparatus, ARM1 and ARM2 are the tumblers, TAB1 and TAB2 are the turntables

    图 3  实验系统的入射和测量光路示意图,其中M1~M6为平面反射镜

    Figure 3.  Schematic diagram of incident and measurement light paths of the experiment, M1~M6 are plane mirrors

    图 4  θi=30°时,样品的面内光谱BRDF,(a)~(d)依次为1#~4#样品的测量结果

    Figure 4.  In-plane spectral BRDFs of samples at θi=30°:(a)1# sample, (b)2# sample, (c)3# sample and (d)4# sample

    图 5  θi=45°时,样品的面内光谱BRDF,(a)~(d)依次为1#~4#样品的测量结果

    Figure 5.  In-plane spectral BRDFs of samples at θi=45°: (a) 1# sample, (b) 2# sample, (c) 3# sample and (d) 4# sample

    图 6  θi=60°时,样品的面内光谱BRDF,(a)~(d)依次为1#~4#样品的测量结果

    Figure 6.  In-plane spectral BRDFs of samples at θi=60°:(a)1# sample, (b)2# sample, (c)3# sample and (d)4# sample

    图 7  650 nm下,BRDF随反射天顶角的变化曲线,(a)~(d)依次为1#~4#样品的测量结果

    Figure 7.  Curves of BRDF varying with reflectance zenith at 650 nm:(a) 1# sample, (b) 2# sample, (c) 3# sample and (d) 4# sample

    图 8  650 nm下,θi=45°时BRDF随反射天顶角的变化曲线

    Figure 8.  Curves of BRDF varying with refletance zenith at 650 nm, θi=45°

    图 9  650 nm时,样品在镜面反射方向的BRDF(a)和fr·cosθi(b)

    Figure 9.  BRDF(a) and fr·cosθi(b) at specular direction for the samples at 650 nm

    图 10  θi=45°,λ=650 nm 4个样品的测量与拟合结果

    Figure 10.  Measuring and fitting results of the four samples at θi =45° for λ=650 nm

    表  1  转臂和转台的转动范围

    Table  1.   The rotation ranges of the tumblers and turntables

    TAB1 TAB2 ARM1 ARM2
    0°~360° 0°~180° -90°~90° -90°~90°
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    表  2  4个样品表面的粗糙度

    Table  2.   Roughness values of the 4 samples surface

    Ra/μm Rq/μm Rz/μm
    1# 0.219 0.312 1.688
    2# 0.192 0.261 1.539
    3# 0.119 0.162 0.972
    4# 0.072 0.086 0.431
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-07
  • 修回日期:  2019-01-23
  • 刊出日期:  2019-12-01

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